2018)

độ tổng quát của ảnh vệ tinh, không ảnh, bản đồ khác nhau rất nhiều và (2) thời điểm chụp ảnh, lập bản đồ và khảo sát thực địa khác nhau.  Để khắc phục khó khăn này, cần lên kế hoạch [r]

(1)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH

KHOA MƠI TRƯỜNG & TÀI NGUN BỘ MÔN GIS & TÀI NGUYÊN

KS Nguyễn Duy Liêm Điện thoại: 0983.613.551

Email: nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn

Bài

giảng:

Thực tập viễn thám

(2)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH

(3)

Nội dung

 Những vấn đề gặp phải khảo

sát thực địa

 Thiếu mục tiêu rõ ràng

 Thiếu kế hoạch lấy mẫu hợp lý

 Khác biệt độ phân giải không gian

 Sai số định vị

 Quan sát đo đạc khơng thích hợp  Dữ liệu thứ cấp không đầy đủ

 Mục tiêu khảo sát thực địa

 Các thành phần mục tiêu  Phát biểu mục tiêu

 Lập kế hoạch khảo sát thực địa

 Công việc trước thời điểm chụp ảnh vệ tinh

 Công việc thực địa gần

thời điểm chụp ảnh vệ tinh

 Công việc thực sau thời điểm

chụp ảnh vệ tinh

3  Lấy mẫu thực địa

 Lựa chọn ảnh vệ tinh, đồ  Thời gian lấy mẫu

 Đặc tính thay đổi đối tượng theo thời gian

 Mơ hình lấy mẫu  Số lượng mẫu  Kích thước mẫu  Khoảng cách mẫu

 Thu thập thông tin mẫu

 Cường độ xạ  Khóa giải đốn  Thực vật

 Đất

 Nước

 Đô thị

 Phiếu lấy mẫu

(4)

Những vấn đề gặp phải khảo sát thực địa



Thiếu mục tiêu rõ ràng

 Mục tiêu cần rõ ràng, chi tiết, bao gồm:

Vị trí, quy mơ khu vực nghiên cứu Tỉ lệ đồ thành phẩm

Độ xác đồ Đối tượng sử dụng đồ Hệ thống dẫn đồ

Loại ảnh vệ tinh, hình ảnh, tài liệu tham khảo sử dụng Phương pháp khảo sát thực địa

 Mục tiêu giúp định hướng cơng việc thực địa:

Quy trình lấy mẫu Vị trí lấy mẫu

(5)



Thiếu kế hoạch lấy mẫu hợp lý

 Mẫu phải có tính đại diện, nghĩa là:

Số lượng mẫu đủ lớn cho từng lớp thông tin

Phản ánh được sự biến đổi trong mỗi lớp thông tin

5  Mỗi phương pháp phân loại yêu cầu cách thức lấy mẫu khác nhau

(6)



Khác

biệt độ phân giải không gian

 Độ phân giải mắt người cao (~0,3 mm khoảng cách m) >>

Phát hiện thông tin mặt đất phong phú, liên tục, chi tiết

 Độ phân giải ảnh vệ tinh thấp (0,1 m khoảng cách km) >>

Thể thông tin mặt đất tổng quát, rời rạc

 Khảo sát thực địa cần tổng hợp thông tin thực địa cho tương

ứng với thông tin ảnh (theo pixel)

(7)



Sai số định vị

 Sai số định vị ảnh hưởng lớn đối với bề mặt có sự biến thiên

cao (ví dụ, thị)

 Sai số định vị ảnh hưởng nhỏ đối với bề mặt có sự đồng nhất

cao

 Cần ước lượng sai số định vị, từ điều chỉnh kích thước mẫu

cho phù hợp

(8)



Quan sát đo đạc khơng thích hợp

 Sự phản xạ - hấp thụ - truyền qua xạ điện từ của bề mặt vật

chất có liên quan đến các biến sinh lý học

 Do vậy, trước tiến hành lấy thông tin mẫu, cần xác định tất

các biến sinh lý học ảnh hưởng đến đường cong phổ bước sóng xem xét

 5 đối tượng bản: nước, đất, thảm thực vật, bê tông nhựa

đường

Độ đục >> nước

Độ ẩm, thành phần giới >> đất

(9)

9

Nước (>> bùn cát) Đất (>> kết cấu mịn)

Thực vật (>< độ ẩm lá)

Đất (>< độ ẩm đất)

Bê tông

Thực vật (>> độ che phủ)

(10)



Dữ liệu thứ cấp không đầy đủ

 Dữ liệu thứ cấp bao gồm ảnh vệ tinh, không ảnh, đồ, số liệu

thống kê.

 Dữ liệu thứ cấp coi không đầy đủ (1) thang đo mức

độ tổng quát của ảnh vệ tinh, không ảnh, đồ khác nhiều (2) thời điểm chụp ảnh, lập đồ khảo sát thực địa khác nhau.

 Để khắc phục khó khăn này, cần lên kế hoạch khảo sát thực địa

(11)

Mục tiêu khảo sát thực địa



Các thành phần mục tiêu

 Tiêu đề (đối tượng, kết quả, mục đích)

Đối tượng càng cụ thể tốt Ví dụ, “Đất nông nghiệp” chi tiết hơn “Sử dụng đất”.

Kết phục vụ mục đích Ví dụ, “Thành lập đồ nông nghiệp được tưới tiêu nhằm ước tính nhu cầu nước”.

 Vị trí phạm vi khu vực nghiên cứu

Nên chọn vị trí có sẵn dữ liệu ảnh vệ tinh liệu thứ cấp.

Phạm vi nghiên cứu phụ thuộc vào tính đồng đối tượng được thể đồ:

 Đồng cỏ rừng: Do tần số biến đổi thấp nên nghiên cứu diện tích lớn

 Đơ thị: Do tần số biến đổi cao nên nghiên cứu diện tích nhỏ.

Phạm vi nghiên cứu tối ưu xác định dựa vào kinh phí sẵn có, nguồn nhân lực, thời gian khảo sát thực địa, phương tiện di chuyển, khả tiếp cận trường

(12)



 Hệ thống dẫn đồ

Khơng nhất thiết phải có mức độ chi tiết cho tất lớp thông tin

 Đất nông nghiệp khơng tưới

 Đất nơng nghiệp có tưới: lúa nước, khoai mì

Nếu lớp thơng tin có đường cong phổ tương tự nhau thì nên gộp chúng thành một lớp.

 Tỉ lệ đồ mức độ xác đồ

Tỉ lệ đồ nhỏ, đơn vị ánh xạ (pixel) lớp thông tin tổng hợp, khiến cho mức độ khái quát hóa và độ xác đồ

tăng lên

 Một pixel có độ phân giải khơng gian 30 m liệu Landsat TM Mapper tương đương với điểm có kích thước 1,2 mm đồ tỉ lệ 1: 25,000.

Số lượng lớp thơng tin ảnh hưởng đến độ xác đồ.

 Nếu số lớp thông tin ≤6, độ xác đồ kì vọng ≥90%

(13)



 Tiền xử lý phương pháp phân loại

Đặc điểm thống kê liệu ảnh phải phù hợp với giả định thuật toán phân loại

 Phân loại gần yêu cầu liệu ảnh có phân phối chuẩn

 Trường hợp cần thiết, thực hiện tiền xử lý ảnh để chuyển đổi liệu sao cho phù hợp với giả định thuật toán phân loại

Xem xét cách tiếp cận phân lớp, bắt đầu với phân tích cụm theo sau một thuật tốn có giám định.

(14)

 Phát biểu mục tiêu

 Để ước tính nhu cầu nước tưới tiêu, thơng tin đáng tin cậy loại trồng

diện tích chúng (thể mục đích) có ý nghĩa quan trọng nhà quản lý Mục tiêu dự án lập đồ loại trồng, giai đoạn sinh trưởng, mật độ che phủ diện tích nơng nghiệp có tưới ở White County với tỉ lệ 1:24.000

(thể vị trí, phạm vi tỉ lệ đồ) Bản đồ cuối hiển thị loại cây bao gồm củ cải đường; ngô (mới gieo trồng); ngô (trưởng thành); cỏ linh lăng; đất trống; đồng cỏ; đất nông nghiệp không tưới; đất ở (thể dẫn)

 Dựa diện tích đơn vị tối thiểu 10 mẫu Anh với tỉ lệ 1:24.000, mẫu

ngẫu nhiên thực loại cây, đồ cuối cần đạt độ chính xác tồn cục 85% và độ xác riêng phần là 80% cho loại Mỗi

đơn vị 10 mẫu Anh hiển thị loại chiếm ưu vị trí (thể độ xác kì vọng kích thước pixel).

 Đánh giá độ xác thực khảo sát thực địa phân tích khơng ảnh Dữ liệu Landsat TM thu nhận khu vực vào cuối tháng VIII

trước thu hoạch Dữ liệu tham chiếu bao gồm không ảnh (được thu thập vào

ngày gần so với liệu TM), liệu trồng từ đại lý nơng nghiệp,

đồ địa hình, đồ đất vị trí cấp nước cho đất (thể loại ảnh, ngày thu nhận nguồn tham khảo).

(15)

Lập kế hoạch khảo sát thực địa



Công

việc trước thời điểm chụp ảnh vệ tinh

 Cần điều tra tính sẵn có khơng ảnh, ảnh vệ tinh để tiến hành

đặt hàng.

 Thực hành phương pháp đo lường thực địa nhằm trang bị kĩ

năng sử dụng công cụ, đảm bảo thiết bị hoạt động tốt.

 Cần lập kế hoạch dự phòng bao gồm kiện bất ngờ, chẳng

hạn thời tiết xấu thiết bị bị hỏng.

 Cần cập nhật không ảnh:

Nếu dự án có đủ kinh phí cho khơng ảnh chụp thời điểm với TM thì khơng cần cập nhật khơng ảnh

Nếu có không ảnh số năm trước, cần khảo sát thực địa sau cây trồng bắt đầu phát triển để xác định thay đổi xảy trên

thực địa từ thời điểm vệ tinh chụp ảnh.

(16)

Lập kế hoạch khảo sát thực địa



Công việc thực địa gần thời điểm chụp ảnh vệ tinh

 Xác định trồng thực phép đo vật lý thích hợp cho

từng loại trồng tưới vị trí mẫu xác định ngẫu nhiên.

 Xác định lớp phủ mặt đất trong các khu vực nông nghiệp không tưới

tại vị trí mẫu cho loại trồng.

 Xác định đất xây dựng.



Công việc thực sau thời điểm chụp ảnh vệ tinh

 Tất phép đo phải thực gần với thời điểm chụp ảnh  Sau thu hoạch, công việc thực địa liên quan đến

phép đo sử dụng.

 Thông tin chi tiết đất xây dựng quan sát đo bất

(17)

Lấy mẫu thực địa



Lựa chọn ảnh vệ tinh, đồ

 Ngày chụp gần với ngày lấy mẫu thực tế

 Các đối tượng không thay đổi thời điểm chụp ảnh lấy mẫu

thực tế



Thời gian lấy mẫu

 Trùng khớp/ gần (trong khoảng ngày) thời điểm chụp ảnh  Khơng có mây



Đặc tính thay đổi đối tượng theo thời gian

 Độ ẩm đất

 Làm đất thu hoạch trồng  Mực nước ao hồ, sông suối

 Lớp phổ lớp thông tin

(18)



Mơ hình

lấy mẫu

 (1) ngẫu nhiên đơn giản

Mọi vị trí có xác suất lấy mẫu nhau

Giảm thiểu thiên vị

Không phù hợp tồn vị trí khó tiếp cận

 (2) ngẫu nhiên phân tầng

Chia khu vực thành nhóm, sau lấy mẫu ngẫu nhiên nhóm

(19)



Mơ hình

lấy mẫu

 (3) hệ thống

Lấy mẫu vị trí theo khoảng cách đều nhau

Không ngẫu nhiên

 (4) hệ thống không xếp

Chia khu vực thành ơ, sau lấy mẫu ngẫu nhiên ô

Ngẫu nhiên

 (5) cụm

Các điểm mẫu chọn từ tâm tập hợp mẫu ngẫu nhiên/ phân tầng cho

trước theo cụm

Giảm bớt số lượng mẫu, thời gian lấy mẫu

(20)



Số lượng mẫu huấn luyện

 Phải đảm bảo tính khác biệt lớp

Lớp đồng (vd: mặt nước) >> Số lượng mẫu ít

Lớp khơng đồng nhất (vd: hoa màu, rừng,…) >> Số lượng mẫu nhiều

 Jensen (1996)

Số lượng mẫu lớp ≥ 10 lần số lượng kênh sử dụng

(21)



Số lượng mẫu đánh giá độ xác

 Fitzpatrick-Lins (1981)

N = Z2(p)(q)/E2

Trong đó, N số lượng mẫu, Z = (độ lệch chuẩn chuẩn ứng với độ tin cậy 95%), p độ xác kì vọng, q = 100% – p, E sai số cho phép.

Ví dụ: độ xác p = 85%, với sai số cho phép E = 5%, độ tin cậy 95%, cần có 204 mẫu.

 Congalton Green (1999)

Cần tối thiểu 50 mẫu lớp

Nếu diện tích khu vực lớn 404.685,64 ha, có 12 lớp, cần có 75- 100 mẫu cho lớp

(22)



Kích thước mẫu

 Phụ thuộc vào địa hình, độ phân giải khơng gian ảnh  Justice Townshend (1981):

A = P (1 + 2L)

Trong đó, A kích thước mẫu tối thiểu, P độ phân giải không gian của ảnh, L ước tính độ xác vị trí theo số pixel

(23)



Khoảng cách mẫu

 Điểm (tâm mẫu)

Khi chấp nhận mức độ khái qt hóa cao

Hoặc khơng có thay đổi kích thước mẫu

 Tuyến (cắt ngang mẫu)

Mơ hình cắt ngang

Bắt đầu, kết thúc điểm Chiều dài thay đổi theo mẫu

23

X

X X

X

X X

X

(24)

Thu thập thông tin mẫu



Cường độ xạ (sử dụng ứng dụng SpectraView,

Ruler)

 Mã số

 Tọa độ: X, Y, Z

 Thời gian: giờ, ngày, tháng, năm  Loại đối tượng

 Khoảng cách chụp (m)

 Góc chụp (độ) theo hướng thiên đỉnh  Cường độ xạ (W/ srad)

(25)

Thu thập thơng tin mẫu



Khóa

giải đốn

 Kích thước (m): chiều dài, chiều rộng, chiều cao  sử dụng ứng

dụng Ruler

 Hình dạng: tuyến, đa giác (vng, chữ nhật, trịn,…)  Bóng râm (m): chiều dài bóng râm

 Độ đậm nhạt: sáng, tối  Màu sắc: RGB

 Cấu trúc: mịn, thơ

 Hình mẫu: tập trung, phân tán  Mối liên quan: xen kẽ, liền kề,…

(26)

Thực vật

 Loại (sử dụng Leafsnap)  Độ ẩm (%) (ước lượng

qua độ ẩm khơng khí, sử dụng Hygrometer)

 Độ che phủ (%) (diện tích cây/

diện tích mẫu)

(27)



Đất

 Màu sắc (sử dụng bảng màu

Munsell trong ứng dụng Color Analyzer)

 Thành phần giới (xem trang sau)  Độ ẩm đất (%) (ước lượng qua

độ ẩm khơng khí, sử dụng Hygrometer)

(28)



Xác định phần giới đất phương pháp

đơn giản

Không vê

được? Đất cát

Đúng

Vê thành viên rời rạc?

Vê thànhthỏi, đứt đoạn?

Vê thànhthỏi, đứt đoạn khi

uốn? Vê thànhthỏi, cóvết nứt khi

uốn?

Đất cát pha

Đúng

Đất thịt nhẹ

Đúng Đất thịt trung bình Đúng Đất thịt nặng Đúng Đất sét Sai Sai Sai Sai Sai

Bước 1: Lấy đất bằng viên bi cho vào lòng bàn tay

Bước 2: Nhỏ vài giọt nước cho đủ ẩm (khi cảm thấy mát tay, nặn thấy dẻo được)

Bước 3: Dùng hai bàn tay vê đất thành thỏi có đường kính ~3 mm

(29)



Nước

 TSS  Độ đục  Độ sâu

(30)

Đô thị

 Vật liệu

 Tỉ lệ (diện tích cơng trình/

(31)

Phiếu thông tin mẫu

CÂY

TRỒNG, ĐỒNG CỎ

 HÌNHẢNH

 CƯỜNG ĐỘ BỨC XẠ

 Mãsố

 Tọa độ: X, Y, Z (GPS)

 Thời gian: giờ, ngày, tháng, năm

 Loại đối tượng

 Khoảng cách chụp (m) (Ruler)

 Gócchụp (độ) theo hướng thiên đỉnh

 Cường độ xạ (W/ srad) (SpectraView)

 KHĨA GIẢI ĐỐN

 Kích thước (m): chiều dài, chiều rộng, chiều cao (Ruler)

 Hình dạng: tuyến, đa giác (vng, chữ nhật, trịn,…)

 Bóng râm (m): chiều dài bóng râm (Ruler)

 Độ đậm nhạt: sáng, tối

 Màusắc: RGB (Color Analyzer)

 Cấu trúc: mịn, thơ

 Hình mẫu: tập trung, phân tán

 Mối liên quan: xen kẽ, liền kề,…

31

 CÂY TRỒNG/ ĐỒNG CỎ  Loại cây?

 Trồng hay tự nhiên?

 Độ ẩm khơng khí? (Hygrometer)

 Trạng thái: nảy mầm, hoa, trưởng thành, già

 Độ che phủ?

 Lịch mùa vụ: bắt đầu- kết thúc?

 ĐẤT

 Màusắc? (Color Analyzer)

(32)

RỪNG

 HÌNHẢNH

 Mãsố

 Cấu trúc: mịn, thô

 mẫu: tập trung, phân tán

 RỪNG

 Loại cây?

 Trồng hay tự nhiên?

 Độ ẩm không khí? (Hygrometer)

 Độ che phủ?

 ĐẤT

(33)

Phiếu thơng tin mẫu

ĐẤT

 HÌNHẢNH

 Mãsố

 Cấu trúc: mịn, thô

33

 ĐẤT

 Tạm thời hay vĩnh viễn?

 Độ ẩm khơng khí? (Hygrometer)

(34)

NƯỚC

 HÌNHẢNH

 Mãsố

 KHÓA GIẢI ĐỐN

 NƯỚC

 Trong hay đục?

(35)

Phiếu thơng tin mẫu

ĐƠ THỊ

 HÌNHẢNH

 Mãsố

 KHÓA GIẢI ĐỐN

35

 ĐÔ THỊ

 Mục đích sử dụng?

 Vật liệu mái/ bề mặt? (bê tông, nhựa đường, gạch, đá,…)